
參(can)照物(wu)聯網技術(shu)(shu)的(de)(de)自然組成結構,以及信息產(chan)業格局和(he)物(wu)聯網商業視(shi)角的(de)(de)分層(ceng)架構,物(wu)聯網的(de)(de)技術(shu)(shu)矩陣(zhen)可分成六(liu)個(ge)層(ceng)次。從下至(zhi)上(shang)為(wei):元素層(ceng)、器件層(ceng)、終端和(he)節(jie)點層(ceng)、(信息)資源匯聚層(ceng)、平臺服(fu)務層(ceng)、應(ying)用層(ceng)。
技術矩陣(zhen)分成兩個“域”:“邊(bian)緣域”、“云(yun)端域”,兩“域”的(de)邊(bian)界主要體現在終端和節點層(ceng)(ceng)、資源匯(hui)聚層(ceng)(ceng)、應(ying)用層(ceng)(ceng)。


1、元素層
信息科學中的自然現(xian)象和效應,是各(ge)種基礎信息科學的集合,是構建器(qi)件層的基礎(物聯網最基本(ben)的技術元素)。包括電(dian)學、電(dian)磁感應、微(wei)波原(yuan)理、電(dian)路(lu)理論(lun)等等。
2、器件層
信(xin)息產業中的(de)基(ji)本元(yuan)器(qi)件(jian)(jian),主要是各類電(dian)子元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)、電(dian)路模組和功(gong)能板件(jian)(jian),包括(kuo)芯片、電(dian)路板卡、電(dian)源(yuan)、存儲器(qi)、信(xin)號(hao)輸出輸入(ru)設(she)備,傳感器(qi)和執行器(qi)。在這一層,“軟件(jian)(jian)”除了包括(kuo)電(dian)路設(she)計外,還(huan)包括(kuo)嵌入(ru)式開發(fa)的(de)程序,在電(dian)子器(qi)件(jian)(jian)出廠前,其內部(bu)的(de)“軟件(jian)(jian)”就基(ji)本固定了。
3、終端和節點層
主(zhu)要(yao)包括兩類物理實(shi)體(ti):
A、物(wu)聯網(wang)的終端,包括非(fei)智能(neng)終端(也稱“啞終端”,一般(ban)沒(mei)有數(shu)據(ju)處理的能(neng)力,只能(neng)通過網(wang)絡上報傳感數(shu)據(ju),或(huo)接受操控數(shu)據(ju))、智能(neng)終端設(she)備(例如工業機(ji)器人)、用(yong)戶智能(neng)終端(手機(ji)、筆記本)。
B、專用(yong)的信(xin)息(xi)處(chu)理節(jie)點(dian):網(wang)絡(luo)設(she)(she)備(bei)、計(ji)算設(she)(she)備(bei)、存(cun)(cun)儲(chu)(chu)設(she)(she)備(bei)。雖然這些節(jie)點(dian)都具備(bei)網(wang)絡(luo)接口、計(ji)算和(he)存(cun)(cun)儲(chu)(chu)器(qi)件,但是它們通(tong)常都提供(gong)某(mou)一種專用(yong)的信(xin)息(xi)能力。就比如(ru):運營商(shang)IP承載網(wang)中的路由器(qi)(網(wang)絡(luo))、云(yun)計(ji)算中的刀片服務器(qi)(計(ji)算)。
除了啞終端以外,其他設備(bei)都(dou)具(ju)有(you)通用(yong)(yong)或(huo)專(zhuan)用(yong)(yong)的計算(suan)能力。
該(gai)層的(de)“軟件(jian)”,主(zhu)要為各種終端程(cheng)序,包括嵌入(ru)式程(cheng)序、操作系統、中間件(jian)、通用(yong)或(huo)定制的(de)應用(yong)軟件(jian)等。
4、資源匯聚層
各類信(xin)息(xi)資(zi)源在(zai)此層中匯聚。主(zhu)要包括(kuo)三(san)種(zhong)核心的(de)信(xin)息(xi)處理(li)的(de)資(zi)源和能力:網絡(luo)(無線網絡(luo)覆蓋、IP骨(gu)干網絡(luo)、互聯(lian)網及運營商網絡(luo)的(de)互聯(lian))、計算(suan)(云計算(suan)、大數(shu)據(ju)、機器學(xue)習(xi))和存儲(chu)(云存儲(chu)、數(shu)據(ju)庫)。
該(gai)層的(de)(de)(de)“軟(ruan)件”,除(chu)了終端中(zhong)運行的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種程序(xu)以外,還包括各(ge)(ge)類信(xin)(xin)息(xi)互通的(de)(de)(de)協議標準、流程規范、服務接口等等。在(zai)這一層,信(xin)(xin)息(xi)化(hua)能(neng)力已經具(ju)有了語義(yi)化(hua)的(de)(de)(de)特征,具(ju)備(bei)了一定(ding)的(de)(de)(de)開(kai)放(fang)性,并持續朝著更加開(kai)放(fang)、靈活、模塊(kuai)化(hua)的(de)(de)(de)方向發(fa)展。
舉例:在(zai)電信(xin)運(yun)營(ying)商系統外部(bu),虛擬(ni)運(yun)營(ying)商可以和多個(ge)國家地區的(de)(de)(de)運(yun)營(ying)商簽署商業合同,在(zai)各國運(yun)營(ying)商網(wang)絡(luo)之(zhi)上搭建自有網(wang)絡(luo),匯聚各國的(de)(de)(de)運(yun)營(ying)商資(zi)源后形(xing)成一張覆蓋全(quan)球的(de)(de)(de)網(wang)絡(luo),成為(wei)“國際電信(xin)運(yun)營(ying)商”。當然,那些沒有資(zi)金(jin)構建全(quan)球覆蓋網(wang)絡(luo)的(de)(de)(de)專業網(wang)絡(luo)服(fu)務公(gong)司,可以租用(yong)虛擬(ni)運(yun)營(ying)商的(de)(de)(de)資(zi)源,為(wei)一些專用(yong)應用(yong)構建全(quan)球互通的(de)(de)(de)SDN網(wang)絡(luo)。
這種可以在“網(wang)絡”上不(bu)斷疊加“網(wang)絡”的方(fang)式,正體現(xian)了信息技術的語(yu)義化(hua)特(te)性(xing)。
5、平臺服務層
在該(gai)層(ceng),不僅信息技術(shu)被語(yu)義(yi)(yi)化(hua)地定義(yi)(yi),其它行(xing)業(ye)技術(shu)和實體也實現了語(yu)義(yi)(yi)化(hua)(例如工(gong)業(ye)領域中(zhong)的“數字(zi)化(hua)映(ying)射”---“數字(zi)化(hua)雙胞胎(tai)”)。
為(wei)了承載各(ge)(ge)行業(ye)領(ling)域的(de)數字化(hua)轉型,物聯網(wang)所包含的(de)各(ge)(ge)類信息技(ji)術自身(shen)就必須(xu)做到(dao)語義化(hua)。在(zai)物聯網(wang)技(ji)術領(ling)域之(zhi)外,各(ge)(ge)行業(ye)的(de)資源(yuan)和能力,也在(zai)此處被模塊化(hua)封裝(zhuang),通過標準(zhun)化(hua)的(de)信息接口(kou)向外界提供服(fu)務,應用(yong)的(de)開發和運營者可(ke)以隨(sui)(sui)取(qu)隨(sui)(sui)用(yong)。
同時(shi),該層(ceng)也(ye)提供軟件開發、運營的(de)(de)工具(ju),便于各(ge)類行(xing)業系統對技(ji)術和設施的(de)(de)使(shi)用、組合(he)、評測(ce)、維護(hu)。在平臺服務層(ceng),形成了(le)物聯網應用的(de)(de)詞(ci)(ci)典(詞(ci)(ci)匯集),各(ge)類物聯網的(de)(de)資源(設施)是(shi)“名(ming)詞(ci)(ci)”、各(ge)種信息處理功能是(shi)“動詞(ci)(ci)”,開發人員將可以將主要精力放(fang)置在構建“語句(ju)”和“段落(luo)”(應用的(de)(de)邏輯功能)上,并(bing)最(zui)終書寫出完整篇章(zhang)(應用系統、商業體系)。
在這一(yi)層中(zhong)(zhong),“軟件”包括了(le)物(wu)聯網服務平(ping)臺的(de)架(jia)構、中(zhong)(zhong)間(jian)件、接(jie)口標準、信息服務規(gui)范等等,也融(rong)合(he)了(le)各(ge)行業中(zhong)(zhong)的(de)一(yi)些基(ji)礎性的(de)技術服務(比(bi)如平(ping)臺可(ke)以(yi)提供氣象預(yu)測的(de)服務)。
雖然,物聯(lian)網(wang)的(de)(de)平臺服務層使得“對(dui)物聯(lian)網(wang)技術(shu)(shu)和(he)各(ge)專業技術(shu)(shu)的(de)(de)設計和(he)組(zu)合(he)”更為便(bian)捷,但底層技術(shu)(shu)對(dui)應(ying)用(yong)的(de)(de)開(kai)發(fa)者(zhe)并不是完全“透明”的(de)(de),開(kai)發(fa)者(zhe)在構建(jian)應(ying)用(yong)邏輯、運(yun)用(yong)數據資源和(he)工(gong)具(ju)的(de)(de)時(shi)候,需要厘清底層關(guan)鍵物聯(lian)網(wang)技術(shu)(shu)的(de)(de)適用(yong)范圍、成本、特性等等。
只有深入理(li)解物(wu)(wu)聯(lian)網“詞匯(hui)”運用(yong)的“語境(jing)”,才能編織出一篇“嚴謹而(er)優美”的“好文章”(物(wu)(wu)聯(lian)網應(ying)用(yong))。
在(zai)這(zhe)一(yi)層,各(ge)行業的一(yi)些已經(jing)模塊(kuai)化的技術,能夠通過信(xin)息產(chan)業的(程序(xu)化)封(feng)裝,向外(wai)界(jie)提供(gong)開放式的服務(wu),以形成各(ge)行業在(zai)物聯(lian)網中(zhong)的公共(gong)性(xing)語言(yan)(詞(ci)匯)。
不過,這種語言(yan)并(bing)不是服務(wu)于“人”的(de)語言(yan),而是“物”與“物”,即設備(bei)、系(xi)統之(zhi)間(jian)用以(yi)信息交流的(de)語言(yan)工(gong)具。只要(yao)掌握了某種物聯(lian)網應(ying)用的(de)“語言(yan)”,那么任(ren)何設備(bei)都可以(yi)理(li)解該應(ying)用數據的(de)涵義,使用此應(ying)用的(de)物聯(lian)網服務(wu),操作遠端設備(bei)并(bing)獲得反饋。
6、應用層
對物聯(lian)網行(xing)(xing)業應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)的設計、搭建、運營。開(kai)發者和(he)(he)運營者在(zai)應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)層(ceng),選取所(suo)需的資源(yuan)和(he)(he)功能(包括信息(xi)技(ji)術和(he)(he)行(xing)(xing)業技(ji)術),通過對下(xia)層(ceng)服(fu)務的調用(yong),構建自己(ji)的行(xing)(xing)業應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)。在(zai)物聯(lian)網技(ji)術層(ceng)級的體系中(zhong),應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)層(ceng)之(zhi)下(xia)的五層(ceng),都(dou)可(ke)以理解為應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)層(ceng)的“硬件”;“軟(ruan)件”則是應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)開(kai)發者自己(ji)編寫的應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)邏輯(ji)。
如果應用(yong)軟(ruan)件承載于SAAS(軟(ruan)件即服務(wu))之上,系統底層設(she)備由云計算服務(wu)商(shang)提供,那么在應用(yong)中可能就看(kan)不(bu)到任何物理(li)實(shi)體的(de)“硬件”,取而代之的(de),是下層模(mo)塊化、標準(zhun)化的(de)信息服務(wu)和行業功能。
應用(yong)層(ceng)(ceng)和平臺服務層(ceng)(ceng),也可以(yi)理解為物聯網的“創(chuang)新層(ceng)(ceng)”,一個由應用(yong)開發者自由發揮、“八仙過海”的層(ceng)(ceng)次(ci),在(zai)這里(li),各行業的技術融合(he)復用(yong),實現“組合(he)進化”并引發產業的升級。

信(xin)息流“接入”和“匯聚(ju)”的(de)(de)兩(liang)種需(xu)求,將物(wu)聯網(wang)的(de)(de)技術自(zi)然地分(fen)成了“邊緣”和“云(yun)端”兩(liang)個“域(yu)(yu)”:有(you)無數設備需(xu)要聯網(wang),接近物(wu)理實體(ti)現場的(de)(de)“邊緣域(yu)(yu)”;遠離現實物(wu)件,但信(xin)息集中匯聚(ju)的(de)(de)“云(yun)端域(yu)(yu)”。在應用層(ceng)面(mian),不同的(de)(de)功能需(xu)求進(jin)一(yi)步促(cu)進(jin)了兩(liang)域(yu)(yu)的(de)(de)分(fen)隔(ge)。
“邊緣域(yu)”的(de)應用和功能是更傾向于(yu)需(xu)要實時性的(de)反饋操作,而“云端(duan)域(yu)”的(de)應用則是更傾向于(yu)抽象化(hua)的(de)預測分析、海(hai)量(liang)數據檢索等等。
在終端和節(jie)點層、資源匯聚層中,兩個域所包(bao)含的(de)(de)硬件(jian)和軟件(jian)是有差別的(de)(de)。例如,邊緣網絡中有各類終端配備傳感器(qi)---用以感知物(wu)理(li)世(shi)界(jie);但云端網絡中的(de)(de)設備則只有標準的(de)(de)信號(hao)輸(shu)出(chu)輸(shu)入接口。
邊緣(yuan)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)會部署各種類(lei)型的(de)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)協(xie)議(yi),包(bao)括了(le)有(you)線網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)和無線網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)、“對等網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)協(xie)議(yi)”和“非對等網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)”(備注:“TCP/IP”是一種對等網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)協(xie)議(yi),而(er)RFID技(ji)術在(zai)無線側(ce)則不是對等網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)協(xie)議(yi));而(er)“云端域(yu)”只有(you)對等網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)(luo)協(xie)議(yi),例(li)如IPv4、IPv6。